中国色母粒技术的发展历程

中国色母粒技术的发展历程

母粒生产是一个连接到下游的中间环节，在塑料下游。这样一个位于产业链中间的行业,必然有其独有的特性。比如说它的分类就是一个问题,它到底应该划归为塑料原料还是塑料制品就在制定标准时遇到了争执。从表观看,色母粒接近于合成树脂,但从本质说,色母粒是以合成树脂为载体、以少量低分子蜡为分散剂、承载一定量颜料,经过典型的塑料加工过程得到的一个未稀释至最终浓度、未加工成最后形状的塑料半成品。正是这种半成品形式的存在,为塑料加工、化纤加工以致橡胶加工业提供了极大的方便。首先,由于色母粒的存在,下游加工厂变得非常清洁,没有了粉尘污染;其次,简化了下游企业的技术流程,运用色母料技术可以直接做成各种颜色的制品;尤其是对于化纤行业,称为原液着色的色母粒技术,可将合成纤维直接纺成彩色丝,避免了后染整工艺,对节能减排、环境保护意义非凡。色母粒技术现在已经扩展为功能母粒技术,与聚合物改性料行业一起,成为了合成树脂与制品加工之间的中间产业。可以说,母粒技术是聚合物产业链中不可或缺的高技术环节,少量母粒加大量树脂加工一次即成为制品,与改性料技术从树脂到制品要经历两次加工过程相比,大部分物料少经历了一次加工过程,不仅省去了加工成本,更有利于保持产品性能。1中国色母粒发展概况1.1色母粒行业的发展现状中国的色母粒技术始于20世纪70年代末,至今已走过了30多年的发展历程。色母粒技术在中国也早已成为一个举足轻重的产业,并以逐步扩充到其他助剂的母粒领域。这样一个处于产业链中央位置的行业,也必然肩负着承上启下的发展重任。在互联网上,可以查到中国色母粒企业有4000多家。多年以来,色母粒专委会对国内最有代表性的200多家色母粒企业进行跟踪调查,从这些企业的轨迹,透视中国色母粒行业发展状况。图1是200多家色母粒企业历年产量情况。从图1可以看出,2005~2008年是中国色母粒行业的快速发展期。正是在这一时期,色母粒行业实现了产量翻番,年产量从25万t增至50万t;不少厂家也在这一时期拓展了企业规模。这一时期,中国色母粒行业开始出现了产量上万t,产值过亿的企业,并逐年增多。而2007~2011年,行业处于平稳发展期,产量有稳步增长。尽管经历着一波未平一波又起的经济风暴,中国色母粒行业依然保持着增长态势。1.22色母粒企业产量与地域分布2011年,国内一些色母粒企业在做大做强上做出了突出成绩。宁波色母粒有限公司是国内最为著名的色母粒企业,继获得了跨国公司小家电用色母粒的订单后,企业也在跨国公司客户的高要求下,不断改进产品质量、管理水平,使实力得到了有效的攀升。广东美联新材料科技有限公司在今年和未来几年内,在将企业做大做强方面做了大投入。目前,花重资引进的一条全球最新高智能全自动色母粒生产线已经投产,另有3条同样的生产线正在采购中。这些举措表明了管理者将企业做大做强,争做世界一流色母粒企业的决心。美联已经走出了第一步,先进的设备、上乘的原材料为高产量、高品质创造了条件,关键是看管理能否跟上。企业做强做大靠的是硬实力和软实力的协调发展,要想成为百年老店,世界品牌,要靠几代人的努力。苏州宝力塑胶近年来更是加快了发展速度,2011年,化纤色母粒产量达1.6万t,产值3.6亿元,成为国内最大的化纤母粒生产厂家。近年来一直保持着将近40%的增长速度。以技术见长的苏州宝力塑胶正是适应了我国合成纤维行业快速发展的趋势,为自己找到了市场。山东春潮色母料有限公司则是中国北方最大的色母粒企业。2011年,236家色母粒企业的规模及地域分布如表1所示。图2是2011年色母粒企业规模与总产量的关系。统计数据表明:2011年,236家色母粒企业总产量约为65万t。年产量在1000t以上的176家企业,占总产量的95%,而80家产量在1000t以下的企业仅占总产量的5%。80家大型企业则占据了总产量的78%,其中17家年产量超过10000t的色母粒企业产量达到229000t,占总产量的35%;63家年产量在3000~8000t的企业的产量达到277300t,更是达到总产量的43%。小微型的色母粒企业在我国数量较多,难以统计,一条生产线的家庭作坊也不在少数,这些企业无所谓产量与质量,只是满足几个特定的客户,但这些企业的数量不少,维系着低端塑料制品加工的需求。图3所示为2011年全国色母粒企业地域分布图。从图3可以看出,中国色母粒企业分布主要集中在广东、江苏、浙江、上海、山东等地,厂家数达到了总数的71%,仅广东地区就超过1/4,可见目前色母粒生产企业的区域分布还是比较集中的,南方地区的企业数量明显占有优势。北方省市中,山东,河北地区企业比较密集,分别占到总厂家数的10%和8%。而其他省市的厂家数相对较少。图4所示为2011年全国色母粒的产量地域分布图。从图4可以明显看出,全国色母粒的产量也是大部分集中在广东、江苏、浙江、上海、山东一带,在所统计的色母粒企业中,仅广东省产量便占到总产量的38%,而江苏省也达到了总产量的19%,因此,在产量方面东南地区也占有绝对主导地位。在企业规模方面广东、江苏主要以超过3000~8000t/a的企业为主,在统计的17家大于10000t/a的企业中,广东省占据9家,而江苏省占据4家,63家3000~8000t的企业中广东省有26家,江苏也达到了11家之多。上海,浙江和山东地区则主要是以3000~8000t的企业居多,其他地域则主要是小于3000t和小于1000t规模的企业为主。图5是2011年色母粒产量种类分布图。白色母粒占总产量的18%,产量为11.8万t;黑色母粒占40%,产量为26.0万t;彩色母粒占28%,产量为18.3万t,其他色母粒占21%,产量为9.4万t。在中国建厂的外资企业以普立万和科莱恩2家公司最为著名,这两家公司始终占据着高档聚合物制品着色的市场份额,国内企业较难渗透。香港毅兴行的产品也有一席之地。卡博特公司强势抢滩中国黑母粒市场,在天津建立了世界上规模最大的黑色母粒加工厂,目前生产能力达到4.5万t/a。在早期的发展中,外资企业为中国色母粒行业树立了榜样,他们的高品质及质量均一性至今仍是国内色母粒厂家的楷模;但是,情况已经悄然发生了变化,出现了一些能够生产高品质色母粒的中国企业,如浙江七色鹿色母粒有限公司,江门市金仕达复合材料有限公司就是国内生产高品质色母粒产品的代表。2011年,全国塑料制品的产量达5474.3万t,同比增长22.35%。其中,我国塑料薄膜的产量为843.6万t,塑料管材产量大约1000万t,日用塑料制品的产量为458万t,车用塑料制品约为220万t。这些应用为色母粒行业提供了广阔的市场。2011年,中国化学纤维总产量为3362.36万t,其中,合成纤维3096.36万t。合成纤维主要包括锦纶、涤纶、腈纶、维纶、氨纶、丙纶。其中锦纶和涤纶是产量最大的2个品种。产量构成情况如图6所示。从图6可见,与色母粒关系最为紧密的涤纶,占合成纤维产量的91%。据悉,目前使用纺前着色的涤纶只占了涤纶总产量的5%左右,这意味着2800万t的涤纶中只有140万t使用了色母粒着色技术。因此,涤纶色母粒在我国还有巨大的发展空间。随着我国环保标准的逐步提高,国家政策必将向色母粒着色技术倾斜,可以预计涤纶将成为色母粒巨大的需求市场。2颜色母粒的行业标准和相关问题2.1色母粒国家标准制定工作的回顾行业标准的建立是引领行业进步、规范行业行为、保护行业利益的有效手段。从1994年至2011年,我国只有4个色母粒行业标准正式颁布实施。如表2所示。1992年《聚乙烯着色母料》标准实施后,直至2008年,才又实施了《聚丙烯纤维用色母料》标准、《丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)色母料》标准,时间间隔了16年之久,足以表明:当时的中国色母粒行业还处于懵懂期。2008年,两个新的标准颁布实施后,色母粒行业开始认识到了制定标准的重要性,一些知名企业开始了色母粒标准的制定工作。但是,由于色母粒是介乎于原料与制品之间的半成品,它的归属与分类问题又引起了塑料与塑料制品两大行业的争端,经过了长达3年的磨合,2012年这一分类与归属问题终于得到妥善决解,以下4个标准被工信部列入了2012年行业标准制定计划,见表3。这4个标准的立项成功,标志着色母粒行业标准制定工作经过了3年的原地踏步后,终于开始前行。2012年6月12~14日,由全国塑料标准化技术委员会及全国塑料制品标准化技术委员会联合组织了《高抗冲聚苯乙烯色母料》及《聚丙烯色母料》标准研讨会,这一会议由宁波色母粒有限公司承办,两大标委会负责人、色母粒及改性塑料行业专家、用户代表就标准开展了广泛而认真的讨论。为了更好地引领行业进步,也为了配合色母粒标准的评审,色母粒专家委员会也于2012年5月25日正式宣布成立,首批11位专家,大都来自国内著名色母粒企业。目前4个标准的制定工作正在有序的进行之中。这4个标准的立项也为今后色母粒标准的立项打通了道路。在塑料标委会及塑料制品标委会的联合引导下,色母粒标准工作必将走向正轨。2.2色母粒行业归属的认定如何划分行业归属是一些色母粒企业近年来遇到的关乎生存的大问题,其中无锡优谛幻彩色母有限公司遇到的问题最具代表性。无锡优谛幻彩色母有限公司在搬迁过程中遇到了行业归属问题,如果按化工企业划分,必须进入工业园区,但是进入工业园区产值必须达3亿以上,目前中国可能只有一两家色母企业能达到这个要求;如果按塑料加工企业划分,又要经过专家的认证。这意味着,一个经营了几十年的色母粒企业,面临着关门的威胁。经过多方努力,江苏省化工行业专项整治工作领导小组办公室组织专家对色母粒行业的归属问题做出了定义,并以红头文件形式下发了《关于色母粒产品隶属行业的函》。文件中三点重要内容如下:1)色母粒产品是非化工产品,属轻工产品行业管理,其生产工艺过程为物理过程,不涉及化学变化范围。2)该产品及工艺过程为塑料制品行业管理。按《国民经济行业分类》(GT/T4754-2002)中,属制造业(C)塑料制料制品业(30)。3)该产品行业归类为塑料制品加工行业,不归属于化学工业行业。也不列入江苏省化工行业生产企业专项整治范畴。正是江苏省化工行业专项整治工作领导小组办公室这种实事求是的工作态度,保证了一个濒临停产的色母粒企业的生存。这一事件也必将对今后色母粒企业的生存产生积极影响。2.3以塑料功能色母粒的商品编码适用的税则号应增为32系列色母粒属于特殊的塑料制品,在出口退税问题上,企业遭受了很多困扰。由于中国色母粒的总产量只有几十万t。出口量仅为其1/10~1/5,因此,色母粒出口没有单列的税号,现仍然归在32系列颜料制品中。颜料属于高耗能、高污染行业,早从2006年,这一系列产品的出口退税降为0,以后很有可能会成为征税产品。色母粒沿用这一税号,是不合理的。色母粒是以聚合物作为载体树脂、填加分散剂和适当的颜料,通过物理掺混、熔融混合、造粒后制成的一种塑料半成品。色母粒的加工方法属于塑料加工范畴,色母粒的组分与形状都与塑料混配料相似,在出口时,海关编码应该使用39系列更为合理。对此问题,色母粒专委会已于2007年8月通过其上级主管部门中国染料工业协会向有关部门提出了申请新的海关编码的申请。在2008年及2009年又通过当时的中国石油和化学工业协会向主管部门财政部及海关总署提出了申诉。同时,为多个出口企业开具了证明,使得色母粒企业在出口时减少了一些损失。然而,直至2012年,色母粒依然没有单列税号,依然归类于32系列中。2012年,宁波色母粒有限公司在市政府的支持下,又为色母粒海关编码及出口退税问题做出了积极努力,向商务部提出了塑料功能色母粒的增列税目建议。建议通过组成及加工工艺等方面论述了“色母粒”其实就是“着色改性塑料粒子”的事实,只是商品名称不同。因此提出了以塑料功能色母粒商品名称申报出口时,商品编码应归类于该商品载体塑料树脂的商品编码,税则号应增列为39系列,享受塑料树脂商品编码对应的出口退税。如PP色母粒(聚丙烯色母粒)出口时,对应的商品编码应为3902100090,其他初级状态的聚丙烯塑料树脂,享受出口退税率为13%。以其他树脂为载体的色母粒也应遵循这一原则。3行业发展概况3.1环境问题的解决为了适应中国塑料、化纤行业的发展,中国的颜料行业做出了积极的努力。其中最有影响力的事件是,在北京化工大学暨色母粒专委会多年的倡导下,在中国染料工业协会的组织协调下,有多家颜料企业和色母粒企业参与的13项塑料用颜料检测标准于2012年开始申报立项,见表4。2012年3月,中国染料工业协会,常州涂料化工研究院在北京组织召开了这13个标准的项目立项研讨会。这13项颜料检测标准的立项是行业组织、主管部门、颜料企业、色母粒企业协同努力的结果,这一工作的起步表明了中国颜料行业提高品质,赶超先进的决心。近年来中国的颜料行业也确实有了长足的进步,许多颜料企业配备了高端检测设备,上述13项标准都是参照国际最新标准制定,有了高端硬件及先进的软件,为颜料品质的提高提供了保障。有机颜料行业涌现了一批可生产高品质颜料的企业:如河北美丽达、江苏双乐、上海捷虹、杭州百合花、南通海迪、鞍山惠丰、山东宇虹、无锡新光等;无机颜料行业除了继续提高传统产品的品质外,也开发了高品质无机环保型混相颜料,如湖南巨发、南京培蒙特等;龙蟒、东佳、镇钛、攀钢等知名钛白粉企业更是为色母粒行业专门研发了牌号;炭黑则有中橡集团、曲靖众一影响力较大。巴斯夫、科莱恩、朗盛、杜邦钛白、卡博特等跨国公司仍是高品质颜料的象征,要达到他们的水平,中国的颜料行业还要继续努力,但我国颜料行业所取得的进步也已经让跨国公司不可小觑。在中国这个大市场上,中外企业的博弈,促进了颜料行业的进步,使得色母粒企业有了更多的选择。3.2色母粒用聚乙烯蜡的行业标准色母粒常用分散剂聚乙烯蜡主要有聚合型、裂解型和副产物型3种。中国至今没有聚合蜡的生产。裂解蜡是国产蜡的主要品种,过去多采用反应釜裂解。最近两年,采用螺杆裂解加喷雾干燥的工艺成为主流,出现了一些年产几万吨的生产厂家。但是,国产聚乙烯蜡的市场依然鱼龙混杂,在原材料价格较高的情况下,掺假现象十分严重。为此,规范行业、制定色母粒用聚乙烯蜡行业标准也将重新提到日程上来。原北京化工大学精细化工厂曾起草了《色母粒用低分子聚乙烯蜡》行业标准,并列入了国家发改委2005年行业标准项目补充计划(轻工行业),但当时中国的聚乙烯蜡产业还处于相对落后的初级阶段,因此,这一标准的制定一直搁置至今。目前,中国的聚乙烯蜡产业正处于高速发展期,制定标准,引领行业进步已成了当务之急。3.3分散剂用量的影响色母粒厂一般会选择被着色塑料作为载体树脂,这种方法可以保证色母粒与被着色树脂的相容性,有利于颜料更好分散。对于聚烯烃色母粒,许多色母粒厂家选用高熔体指数的LLDPE或LDPE作为载体树脂,将其与被着色树脂共混调节体系的黏度,起到浸润颜料、分散颜料的作用,这样做的结果,可以最大限度地减少分散剂用量,甚至可以不使用分散剂就达到良好的分散效果,同时可以保证被着色制品的使用性能不下降。高流动性载体树脂的熔体指数分布范围很宽,有多个牌号可供选择,熔体指数范围为5~200mg/10min,这就为调节色母粒的加工流动性能提供了充分的可行性,进而可以为颜料的浸润与分散提供保证。目前中国市场上最流行的聚烯烃色母粒载体树脂是粉状高熔指LLDPE,其中尤以埃克森美孚及沙特基础公司的产品最受青睐,国内天津石化也有少量生产,但由于产量不固定及价格原因,色母企业少有问津。3.4在色母粒中的应用许多企业使用碳酸钙作为色母粒填充剂以降低成本。当对产品质量要求较高时,碳酸钙的加入要谨慎。因为碳酸钙易老化,而且遇酸会发生结构变化。这些都会对制品的应用有一定的影响。超细硫酸钡可以改进塑料和化纤制品的性能,在薄膜、化纤母粒中多有应用。北京化工大学的研究表明:在聚烯烃和ABS色母粒中,5%~10%碳酸钙、硫酸钡的合理使用,不仅可以大大降低色母粒的成本,更重要的是,可以提高体系中颜料的分散性,不降低甚至提高颜料的色彩性能。原因是无机填料与颜料之间由于结构差别、硬度不同,两者都不宜团聚,从而起到相互隔离、相互研磨的作用,提高了颜料的分散性。但是,必须指出的是,许多原材料厂家为了降低成本,已经在其产品中添加了不少填料,形成了填料无处不在的奇怪现象,美其名曰低碳环保,颜料中有填料、分散剂中有填料、树脂中有填料、稳定剂中也有填料。色母粒厂家必须注意这一情况,把好原材料采购的质量关。3.5色母粒生产线的多样性目前,国内色母粒基本都采取了干法工艺。当然,也有一些厂家在制备高档色母粒时,自己制备预分散颜料,然后再用干法工艺造粒。色母粒生产线随着制品的要求呈现了多样化的选择方案。高搅+单螺杆、高搅+双螺杆是最通用的生产线。为了提高颜料的分散性,一些母粒生产厂家采用将载体树脂磨成粉料的方案。密炼机+单螺杆、密炼机+双螺杆也是现在高品质色母粒采用较多的工艺技术。随着从业人员的年轻化与知识化,色母粒测色、配色技术也更加普及,许多色母粒企业更多地引入了高性能分光光度计来辅助完成配色。4卫生安全标准色母粒属于半成品,它的检测通常是通过被着色制品的性能指标完成的。使用色母粒着色的制品必须符合各种法律法规及卫生安全标准,如欧盟的RoHS、EN71、REACH、PAHS等指令,如德国LFGB、法国食品FPL,欧盟AP(89)1、美国FDA、日本食品JHPA、中国GB9685-2008等。色母粒企业作为合成树脂与最终制品之间的